Электропривод фрезерных станков

Фрезерные станки предназначены для обработки на­ружных и внутренних, плоских и фасонных поверхностей, прорезки прямых и винтовых канавок, нарезки на­ружных и внутренних резьб, зубчатых колес и т. п. Характер­ная особенность фрезерных станков — работа вращаю­щимися многолезвийными режущими инструментами — фрезами. На рис.6.4 показана схема фрезерования. Главным движением v_z является вращение фрезы 2, дви­жением подачи v_П — перемещение изделия 1.

Рис. 4. Схема фрезерования

Каждое из лезвий фрезы снимает стружку в течение лишь доли обо­рота фрезы, причем сечение стружки s непрерывно меняется от нуля до наибольшей величины.

Фрезерные станки делятся на две основные группы: 1) станки общего назначения, к которым относятся го­ризонтальные, вертикальные и продольно-фрезерные станки; 2) специализированные станки — зубофрезерные, копировально-фрезерные и др.

Типы электроприводов фрезерных станков

Фрезерные станки относятся к группе станков с главным вращательным движением. Диапазон регули­рования угловых скоростей шпинделя составляет от 20 : 1 до 60 : 1 при сохранении постоянства отдаваемой элек­тродвигателем мощности. Изменения угловой скорости шпинделя в процессе обработки, как правило, не требует­ся, поэтому для фрезерных станков обычно применяется ступенчатое регулирование скорости главного привода. Особых требований в отношении пускового момента, а также продолжительности пуска и торможения приво­да не предъявляется.

Для приводов главного движения фрезерных стан­ков малых и средних размеров используются одно- или многоскоростные короткозамкнутые асинхронные двигатели в сочетании с коробкой скоростей. Исполнение дви­гателей обычно фланцевое. Привод подачи таких стан­ков в большинстве случаев осуществляется от главного двигателя через многоступенчатую коробку подач. Об­щий диапазон регулирования подачи до (20—30) : 1. В станках, на которых не производятся зуборезные ра­боты, для привода подачи применяют от­дельные электродвигатели, что значительно упрощает конструкцию станка.

Главный привод тяжелых продольно-фрезерных стан­ков также выполняется от асинхронных двигателей с ме­ханическим ступенчатым изменением угловой скорости шпинделя. Для приводов подачи стола и фрезерных го­ловок таких станков, диапазон регулирования скорости которых достигает значений (40-60) : 1, применяются двигатели постоянного тока, включаемые по системе Г—Д с ЭМУ в качестве возбудителя. В настоящее вре­мя для таких приводов используют систему ТП—Д.

Вспомогательные приводы фрезерных станков: при­воды насосов охлаждения, смазки и гидросистем, быст­рого перемещения фрезерных головок и поперечин у про­дольно-фрезерных станков и других — осуществляются от отдельных асинхронных электродвигателей.

Электропривод и схема управления вертикально- фрезерного станка

Вертикально- и горизонтально-фрезерные станки разных моделей имеют ряд однотипных узлов и сходные схемы управления электроприводами. В качестве примера рассмотрим электрооборудование вертикально-фрезерного станка модели 654.

Шпиндель станка получает вращение от асинхронно­го двигателя мощностью 13 кВт при 1350 об/мин через ко­робку скоростей, которая дает 18 ступеней угловой ско­рости (от 22 до 1195 об/мин). Переключение скоростей производится вручную. Продольное и поперечное пере­мещения стола (в диапазоне регулирования скоростей подачи от 10 до 1000 мм/мин) и вертикальное переме­щение шпиндельной бабки (в диапазоне регулирования от 4 до 400 мм/мин) осуществляются от двигателя по­стоянного тока через коробку подач при бесступенчатом электрическом регулировании угловой скорости в диа­пазоне 10:1. Электромеханическое регулирование ско­рости обеспечивает рабочие подачи и быстрые перемеще­ния стола и шпиндельной бабки станка. Изменение направления движения осуществляется электромагнит­ными муфтами, которые смонтированы внутри корпуса коробки подач. Электромагнитные муфты обеспечивают как независимое включение всех трех перемещений, так и их одновременное действие.

Электрическая схема управления электроприводами станка, обеспечивающая наладочный и рабочий режимы, приведена на рис.6.5. Направление вращения шпинде­ля задается переключателем ВП. Пуск двигателя шпин­деля ДШ для продолжительной работы производится на­жатием кнопки КнП1, при этом включаются контактор КШ и реле РП1. Для быстрой остановки двигателя шпинделя следует нажать кнопку КнС1 и удерживать ее в течение 1,5—2 с, При этом отключается контактор КШ и включается контактор КТ, обмотка статора присоеди­няется к выпрямителю Bn1 и происходит динамическое торможение двигателя. С отпусканием кнопки КнС1 кон­тактор КТ отключается, и схема приходит в исходное со­стояние.

Наладочный режим, предназначенный для проверки правильности установки обрабатываемых изделий и ин­струмента, а также для опробования отдельных узлов станка, может быть осуществлен кратковременным на­жатием кнопки Кн «Толчок». Двигатель ДШ в этом случае будет работать в течение времени воздействия на кнопку.

Для движений подач применен комплектный привод типа ПМУ6М. Пуск двигателя подачи ДП производится нажатием кнопки КнП2 и возможен только после вклю­чения привода шпинделя и автоматического выключате­ля ВА2. Якорь двигателя ДП питается от трехфазного силового магнитного усилителя МУ, рабочие обмотки w_p которого включены через диоды Д1—Д6. Угловая ско­рость двигателя ДП регулируется от 140 до 1430 об/мин из­менением напряжения, подводимого к якорю, и от 1430 до 2870 об/мин — изменением тока возбуждения. Напря­жение управления U_y, поступающее на обмотки управ­ления W_y магнитного усилителя и определяющее угловую скорость двигателя в рабочем диапазоне, равно алгебраической сумме напряжений: задающего U₃, снимаемого с регулятора — потенциометра PC; сигнала отрица­тельной обратной связи по напряжению U_o,н ,u на зажимах якоря и сигнала положительной обратной связи по току U_П,Т , получаемого с помощью трансформатора тока ТТ и выпрямителя Вп2. Ограничение тока якорной цепи при пуске двигателя подачи выполняется с помощью реле РМ.

При включении контактора КП по обмоткам управления w_y магнитного усилителя проходит

Рис. Схема управления электроприводами вертикально-фрезерного станка

ток I_у, больший номинального тока управления I_у,ном, магнитный усилитель входит в насыщение и пусковой ток двигателя возрастает до I_Я≈2I_ном; реле РМ срабатывает и размыкающим контактом отключает задающее напряжение с обмоток w_y. При этом напряжение на вы­ходе магнитного усилителя снижается, а ток якоря уменьшается до значения, при котором реле РМ отключается и замыкает свой контакт. Обмотка w_y вновь подключается к напряжению U₃ ток якоря двигателя воз­растает, РМ снова срабатывает и т. д. Таким образом, реле РМ будет работать в вибрационном режиме до окончания пуска двигателя ДП, когда I_я=I_с.

Для выполнения быстрого установочного перемеще­ния стола или шпиндельной бабки станка необходимо нажать кнопку Кн «Быстро». При этом включается реле РП2, и на обмотки w_y независимо от положения движ­ка регулятора PC подается максимальное напряжение U₃,_max. Двигатель разгоняется, и при угловой скорости, близкой к номинальной, включается реле РН1, в цепь обмотки возбуждения вводится добавочное сопротивле­ние, ток возбуждения уменьшается, и частота вращения двигателя достигает номинальной (2870 об/мин). Быстрое перемещение длится столько времени, сколько будет на­ходиться в нажатом состоянии кнопка Кн «Быстро».

Кроме главного двигателя ДШ и двигателя подачи ДП станок имеет еще два небольших короткозамкнутых двигателя (на схеме не показаны) для насосов смазки и охлаждения, а также узел схемы, посредством которо­го осуществляются переключения электромагнитных муфт механизмов подачи стола и шпиндельной бабки. Защита двигателей шпинделя, насосов смазки и охлаж­дения от длительных перегрузок осуществляется тепло­вым реле — соответственно РТ1, РТС, РТО.